Xây dựng một số dạng bài tập hóa học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt

Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Trờng đại học vinh Khoa Hoá học --------**-------- Nguyễn thiện đức Xây dựng một số dạng bài tập hoá học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt Luận văn tốt nghiệp đại học Vinh 2007 Luận văn tốt nghiệp đại học 1 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá mở đầu 1. Lý do chọn đề tài Thế kỷ XXI là thế kỷ đi vào văn minh trí tuệ của nhân loại. Đó là sự phát triển của các công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ thông tin, kinh tế tri thức, xã hội học tập đ ợc tổng hợp trong xu thế lớn rất đặc trng của thời đại là sự toàn cầu hoá, khu vực hoá với các mặt đối lập nh hợp tác và cạnh tranh, liên kết và độc lập. Đất nớc đang bớc vào thời kỳ hội nhập và phát triển, với những sân chơi có nhiều cơ hội và cũng không ít thách thức: WTO, APEC, ASEM cùng với mục tiêu đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, phát triển nền kinh tế thị trờng theo định hớng xã hội chủ nghĩa. Khi mà tính thị trờng đã xâm nhập cả vào giáo dục, giáo dục cũng sẽ trở thành hàng hoá thì đòi hỏi giáo dục nớc nhà phải đào tạo nên những sản phẩm giáo dục với thơng hiệu made in Viet Nam có uy tín, và đào tạo theo nhu cầu của xã hội. Đó là những con ngời Việt Nam có lòng yêu nớc, tự hào về truyền thống dân tộc, có trình độ học vấn, sáng tạo trong lao động sản xuất, thích ứng với mọi sự phát triển nhanh và đa dạng của xã hội. Để đáp ứng đợc các yêu cầu và mục tiêu đặt ra, giáo dục Việt Nam đã và đang có những đổi mới về nhiều mặt. Xu thế đổi mới phơng pháp dạy học hiện nay là theo hớng dạy cách học tức là thực hiện chuyển dịch từ mô hình dạy học truyền thụ một chiều sang hợp tác hai chiều. Cùng với quan điểm dạy học lấy học sinh làm trung tâm đặt ngời học vào vị trí trung tâm, xem cá nhân ngời học với những phẩm chất và năng lực riêng của mỗi ngời, vừa là chủ thể vừa là mục đích cuối cùng của quá trình đó, phấn đấu cá thể hoá quá trình học tập để cho tiềm năng của mỗi cá nhân đợc phát triển tối u. Sự phát triển t duy nói chung đợc dựa trên sự rèn luyện thành thạo và vững chắc các thao tác t duy nh: phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hoá, trừu tợng hoá kết hợp với các ph ơng pháp t duy nh: quy nạp, suy diễn, loại suy Luận văn tốt nghiệp đại học 2 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Trong dạy học hoá học, bài tập vừa là nội dung vừa là phơng tiện cơ bản để rèn luyện các thao tác t duy đồng thời giúp học sinh hiểu kiến thức một cách sâu sắc, biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt và có hiệu quả. Phát hiện và tận dụng, khai thác các dấu hiệu đặc biệt trong bài tập để từ đó tìm phơng pháp giải nhanh sẽ giúp học sinh rèn luyện các năng lực sáng tạo trong học tập hoá học. Xuất phát từ t tởng đó, chúng tôi chọn đề tài: Xây dựng một số dạng bài tập hoá học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt. 2. Mục đích của đề tài Xây dựng các dạng bài tập và phơng pháp giải các bài tập hoá học một cách bản chất, ngắn gọn và chính xác nhất bằng việc dựa vào các dấu hiệu đặc biệt của đề bài. Qua đó giúp học sinh hiểu sâu sắc bản chất về các chất cũng nh quá trình hoá học, góp phần hình thành, rèn luyện và phát triển các kỹ năng t duy, rèn trí thông minh và sáng tạo cho học sinh. Từ đó hình thành thế giới quan khoa học cho các em. 3. Nhiệm vụ của đề tài Trong phạm vi luận văn, chúng tôi tập trung giải quyết những vấn đề sau: - Tìm hiểu thực trạng dạy học và việc vận dụng các phơng pháp dạy học mới ở trờng THPT. - Nghiên cứu về mặt lý thuyết các phơng pháp dạy học bài toán hoá học. - Nghiên cứu các phơng pháp giải đã có trong hệ thống các bài tập ở trờng THPT. - Trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn đề ra những dạng bài tập và phơng pháp giải nhanh bài tập hoá học mới dựa vào các dấu hiệu đặc biệt, đa vào thực nghiệm s phạm song song với các phơng pháp giải truyền thống. 4. Giả thiết khoa học Luận văn tốt nghiệp đại học 3 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Nếu xây dựng đợc một hệ thống bài tập và phơng pháp giải nhanh dựa trên các dấu hiệu đặc biệt sẽ góp phần phát triển năng lực tiếp thu bộ môn hoá học, gây hứng thú học tập cho học sinh, nâng cao chất lợng, hiệu quả dạy học bộ môn ở nhà trờng phổ thông. 5. Phơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận của giảng dạy bài toán hoá học trong nhà trờng. - Nghiên cứu tài liệu, giáo trình, sách giáo khoa, sách giáo viên có liên quan. - Khảo sát thực tiễn ở phổ thông, phơng pháp hỗ trợ: thăm dò ý kiến giáo viên. - Phơng pháp điều tra cơ bản: Test, phỏng vấn, dự giờ. - Thực nghiệm s phạm. - Phơng pháp thống kê toán học: xử lý kết quả thực nghiệm. 6. Đóng góp của đề tài - Về mặt lý luận: góp phần làm sáng tỏ vai trò của BTHH trong việc phát triển t duy hoá học cho học sinh phổ thông. - Về mặt thực tiễn: Đa ra một số dạng bài tập và phơng pháp giải nhanh trên cơ sở các dấu hiệu đặc biệt của bài tập góp phần phát triển trí thông minh, sáng tạo và rèn luyện năng lực t duy cho học sinh trong học tập hoá học. Chơng 1 Luận văn tốt nghiệp đại học 4 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Cơ sở lý luận của đề tài 1.1. Vai trò và ý nghĩa của bài tập hoá học ở trờng phổ thông Hoá học là một khoa học thực nghiệm và lý thuyết nên có rất nhiều khả năng trong việc phát triển năng lực nhận thức cho học sinh. Vì vậy dạy học hoá học ở trờng phổ thông không chỉ có nhiệm vụ trí, đức dục mà còn có nhiệm vụ phát triển năng lực sáng tạo và trí thông minh cho học sinh. Do đó song song với việc truyền tải kiến thức hoá học cho học sinh bằng các phơng pháp dạy học truyền thống và hiện đại thì việc dạy học không thể thiếu hệ thống bài tập hoá học. Sử dụng bài tập hoá học để giảng dạy và luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lợng dạy học. Trong dạy học hoá học ở trờng phổ thông thì bài tập hoá học có ý nghĩa và tác dụng hết sức to lớn về nhiều mặt. Thông qua hệ thống bài tập hoá học để làm chính xác hoá các khái niệm hoá học, vì thực chất của quá trình dạy học hoá học ở trờng phổ thông là hình thành các khái niệm hoá học cơ bản. Khi vận dụng đợc các kiến thức vào việc giải bài tập hoá học sẽ giúp học sinh củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn, học sinh mới nắm đợc kiến thức một cách sâu sắc nhất. Hệ thống bài tập hoá học sẽ giúp học sinh ôn tập, hệ thống hoá kiến thức một cách tích cực nhất. Thông qua việc giải bài tập, học sinh có nhiều cơ hội tái hiện lại kiến thức đã học, biến chúng thành kiến thức của mình và áp dụng một cách linh hoạt. Nhờ đó mà học sinh nắm vững lý thuyết hoá học ở cả ba mức độ: hiểu, nhớ và vận dụng. Việc giải các bài tập hoá học từng bớc hình thành, rèn luyện và phát triển cho học sinh các kỹ năng hoá học nh: cân bằng phơng trình phản ứng, tính toán theo công thức hoá học và phơng trình hoá học Hiện nay xu h ớng tăng cờng các bài tập thực nghiệm cũng sẽ góp phần rèn luyện các kỹ năng thực hành và có ý nghĩa to lớn trong giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Luận văn tốt nghiệp đại học 5 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Những bài tập có nội dung gắn liền với thực tế và đi sâu vào những hiện tợng tự nhiên, môi trờng là cơ hội để học sinh rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, lao động sản xuất và giáo dục các em ý thức bảo vệ môi trờng, xử lý các sự cố về môi trờng , tinh thần yêu lao động, mở rộng sự hiểu biết về thiên nhiên, con ngời và cuộc sống và từ đó gây hứng thú học tập bộ môn. Khi giải các bài tập hóa học còn giúp học sinh có điều kiện vận dụng những kiến thức có liên quan: vật lý, toán học, sinh học Nh vậy, trong quá trình hớng dẫn học sinh giải các bài tập mà giáo viên đã thực hiện việc dạy học liên môn. Đó là một nguyên tắc mang tính chất hiện đại trong phơng pháp dạy học đang đợc thực hiện rộng rãi hiện nay trong các trờng phổ thông. Điều này cũng chỉ ra tính thống nhất của tự nhiên, góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh. Trong quá trình giải bài tập giúp hình thành và phát triển ở hoc sinh các năng lực t duy logic: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá, biện chứng Vì vậy để phát triển các thao tác và năng lực t duy cho học sinh thì bài tập hoá học là một phơng tiện hiệu nghiệm, nó góp phần làm hoạt động hoá ngời học, tránh cho ngời học tình trạng thụ động đón nhận kiến thức. Qua đó giúp học sinh luôn luôn chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức khoa học, giúp các em độc lập trong suy nghĩ, phát huy đợc trí thông minh và sáng tạo của mình. Bên cạnh tác dụng trí dục và phát triển, bài tập hoá học còn có ý nghĩa giáo dục rất to lớn trong việc hình thành, phát triển và hoàn thiện nhân cách cho học sinh. Thông qua việc giải các bài tập hóa học mà rèn luyện cho học sinh các đức tính đáng quý: tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê cũng nh có niềm tin vào khoa học. Hệ thống các bài tập thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hoá cho học sinh: tác phong làm việc có tổ chức, kế hoạch và kỉ luật trong lao động, gọn gàng ngăn nắp, sạch sẽ trong công việc. Luận văn tốt nghiệp đại học 6 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Nh vậy, việc sử dụng bài tập hoá học một cách hợp lý và có khoa học có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong giảng dạy hóa học. Giúp cho ngời học: hiểu nhớ và vận dụng các kiến thức một cách thành thục, vững vàng. Từ đó khơi dậy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của ngời học, phát triển t duy và các kĩ năng thực hành hoá học. Đồng thời kích thích hứng thú và lòng đam mê của các em đối với ngành hoá học. 1.2. Các xu hớng xây dựng bài tập hoá học hiện nay Bài tập hoá học có vai trò và ý nghĩa rất to lớn trong giảng dạy hoá học. Tuy vậy bài tập hoá học chỉ thực sự mang lại hiệu quả cao trong dạy học hoá học, khi và chỉ khi vai trò tri thức hoá học đợc đề cập nhiều trong nội dung bài tập. Loại bỏ những bài tập có nội dung hoá học nghèo nàn nhng lại cần đến những thuật toán phức tạp, làm lu mờ bản chất hoá học, dẫn đến những hạn chế cho sự phát triển t duy bộ môn. Đây chính là xu hớng mà hầu hết các bài tập hoá học hoá học sử dụng. Do vậy, cần xây dựng các bài tập có nội dung hoá học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản nhẹ nhàng, giúp học sinh phát triển t duy hoá học một cách toàn vẹn, đa chiều và sâu sắc. Cần loại bỏ những bài tập có nội dung lắt léo, giả định rắc rối, phức tạp, xa rời thực tiễn hoá học. Vì những bài tập dạng này sẽ làm giảm hứng thú cũng nh lòng tin và say mê khoa học của học sinh. Một xu hớng hiện nay là tăng cờng sử dụng các bài tập thực nghiệm để tăng cờng khả năng t duy hoá học cho học sinh ở cả ba phơng diện: lý thuyết, thực hành và ứng dụng. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới và nâng cao chất lợng giáo dục kể cả trong giảng dạy cũng nh trong kiểm tra đánh giá thì việc tăng cờng sử dụng các bài tập trắc nghiệm khách quan cũng có ý nghĩa rất quan trọng. Ngày nay, khi mà công nghiệp hoá học đã trở thành mũi nhọn trong nền kinh tế quốc dân, hoá học đợc ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Để đáp ứng đợc yêu cầu này bài tập hoá học cần có sự liên hệ giữa kiến thức lý thuyết với thực tế cuộc sống, đặc biệt là các lĩnh vực có ảnh hởng thờng Luận văn tốt nghiệp đại học 7 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá xuyên và trực tiếp hiện nay nh: vấn đề sức khoẻ, vệ sinh môi trờng, kinh tế và xã hội, an ninh quốc phòng, phòng chống các tệ nạn xã hội Để tránh sự nhàm chán trong việc giải bài tập cần đa dạng hoá các loại hình bài tập, xây dựng các bài tập mà hiện nay còn ít nh: bài tập bằng hình vẽ, bài tập vẽ đồ thị, sơ đồ, bài tập lắp dụng cụ thí nghiệm Có nh vậy mới đáp ứng đợc các yêu cầu của sự vận động cũng nh phát triển của phơng pháp dạy học. Và một xu hớng mới hiện nay là xây dựng các bài tập để rèn luyện cho học sinh năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề. Đây là dạng bài tập ngoài cách giải thông thờng còn có cách giải thể hiện sự thông minh sáng tạo và độc đáo dựa vào những dấu hiệu đặc biệt của bài tập. Nh vậy, xu hớng phát triển của bài tập hoá học hiện nay là nội dung hoá học phong phú, đa chiều, các thuật toán đơn giản, kết hợp các vấn đề thực tiễn cũng nh ứng dụng của hoá học trong nền kinh tế quốc dân và có mối liên hệ chặt chẽ với các bộ môn khác nh: Vật lý, Toán học, Sinh học, Địa lý Chơng 2 Xây dựng một số phơng pháp giải nhanh các bài tập hoá học 2.1. Phơng pháp bảo toàn điện tích Luận văn tốt nghiệp đại học 8 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá * Nguyên tắc chung của phơng pháp: Dựa vào định luật bảo toàn điện tích. - Nguyên tử, phân tử luôn luôn trung hoà về điện. - Trong một dung dịch nếu tồn tại đồng thời các ion dơng và ion âm thì tổng điện tích âm luôn luôn bằng tổng điện tích dơng về giá trị tuyệt đối. Vì thế dung dịch luôn luôn trung hoà về điện. Đây là cơ sở để thiết lập các phơng trình biểu diễn mối quan hệ giữa các ion trong dung dịch. Khi áp dụng định luật này để giải các bài toán có thể tuân theo các bớc sau: a) Đối với các bài toán về cấu tạo nguyên tử: Bớc 1:- Gọi số proton, nơtron, electron, trong các nguyên tử là: n, p, e. - Nếu bài toán xét các ion thì số proton, nơtron, electron trong ion tơng ứng là: n, p, (e a) (a là điện tích ion). Bớc 2: áp dụng định luật bảo toàn điện tích đối với nguyên tử hoặc phân tử trung hoà về điện: e = p. Bớc 3: - Dựa vào các dữ kiện bài toán, lập các biểu thức liên hệ giữa các ẩn: n, p, e. - Lập hệ phơng trình, giải hệ tìm đợc n, p, e. b) Các bài toán về dung dịch: Bớc 1: Viết các phơng trình phản ứng xảy ra trong dung dịch dới dạng phơng trình ion hoặc phơng trình ion thu gọn. Bớc 2: Tính toán số mol các ion trong dung dịch trớc và sau phản ứng Bớc 3: áp dụng định luật bảo toàn điện tích trong dung dịch: điện tích (+) = điện tích (-) Bớc 4: Dựa vào các dữ kiện của đề bài, kết hợp lập phơng trình, hệ ph- ơng trình, liên hệ giữa số mol các ion trong dung dịch. Giải hệ, tìm kết quả mong muốn. Ví dụ 1: Luận văn tốt nghiệp đại học 9 Nguyễn Thiện Đức 44A Hoá Nguyên tử của nguyên tố X có tổng số các loại hạt là 180, trong đó tổng số hạt mang điện gấp 1,432 lần số hạt không mang điện. Viết cấu hình electron của nguyên tử X, xác định vị trí của X trong bảng hệ thống tuần hoàn? Phân tích: Gọi n, p, e lần lợt là số nơtron, proton, electron trong nguyên tử X. Do nguyên tử X trung hoà về điện nên: Tổng điện tích dơng = tổng điện tích âm p = e. Ta có hệ phơng trình: n + p + e = 180 p + e = 1,432n p = e Giải hệ ta đợc p = e = 53, n = 74 cấu hình electron của nguyên tử X là 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 5 . Vị trí của X: - Số thứ tự là 53 - Thuộc chu kỳ 5 - Nhóm VIIA Ví dụ 2: Một dung dịch chứa: 0,02 mol NH 4 + ; 0,01 mol SO 4 2- ; 0,01 mol CO 3 2- và x mol Na + .Tính x? Phân tích: Do tổng điện tích của 1 loại ion trong dung dịch bằng tổng tích của điện tích và số mol của nó, nên ta có: 0,02 . 1 + x . 1 = 0,01 . 2 + 0,01 . 2 x = 0,02 mol Ví dụ 3: Khảo sát nồng độ của các ion trong 1 dung dịch kết quả nh sau: Ion NH 4 + Ca 2+ Cl - NO 3 - HSO 4 - Số mol 0,05 0,01 0,04 0,01 0,025 Hỏi kết quả đó đúng hay sai? Giải thích. Phân tích: Luận văn tốt nghiệp đại học 10 . tài: Xây dựng một số dạng bài tập hoá học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt. 2. Mục đích của đề tài Xây dựng các dạng bài tập và phơng pháp giải. Trờng đại học vinh Khoa Hoá học --------**-------- Nguyễn thiện đức Xây dựng một số dạng bài tập hoá học có thể giải nhanh dựa vào các dấu hiệu đặc biệt Luận